纳米精度紧凑型光栅位移测量系统

"这篇文章介绍了一种基于3×3耦合器和单个光栅的紧凑型位移测量系统，该系统具有纳米级精度，结构简单，对准方便，并且对空气湍流不敏感。在与HP5530的线性比较中，系统在10毫米往返步进运动中的残差误差小于81纳米，200微米移动情况下的误差小于15纳米。此外，还进行了300秒的测量稳定性测试，表明该系统在长期稳定性方面有可能优于HP5530。" 文章详细讨论了一个创新的位移测量技术，利用一个3×3耦合器与单个光栅相结合，实现干涉信号的相位移。这种设计克服了传统位移测量系统的复杂性和对环境因素的敏感性。3×3耦合器在光路中起到了关键作用，它能够高效地分配和合并光束，从而实现精确的相位测量。 在系统性能评估中，研究人员将他们的紧凑型系统与业界标准的HP5530进行了比较。在一系列的步进运动实验中，系统展示了极高的精度。10毫米的往返移动过程中，测量的残差误差不超过81纳米，这表明了其在纳米尺度测量上的高分辨率。在更大的200微米移动范围内，误差仍然保持在15纳米以内，这意味着该系统在较大幅度的位移测量中也能保持出色的准确性。 除了精度，系统的稳定性也经过了验证。在300秒的连续测量中，系统表现出了优于HP5530的潜力，这在长期监测或需要高稳定性的应用中尤其重要。这样的稳定性对于需要长时间连续监测的工业或科研应用来说是至关重要的。 文章的光学关键代码（OCIS codes）包括：050.1950（与光学干涉测量相关），060.2430（可能涉及光束操纵和耦合技术），以及060.2920（可能关联到精密光学检测）。这些代码反映了研究的核心领域和应用背景，即光学测量、光束处理和高精度检测技术。 这个紧凑型位移测量系统结合了先进的光学组件和创新的设计理念，提供了一种新型的、具有高精度和稳定性的测量解决方案，对于纳米技术和精密工程等领域具有广泛的应用前景。其简易的结构和对环境干扰的低敏感性，使得该系统易于集成到现有的实验室或生产环境中，为各种需要高精度位移测量的场合提供了有力工具。